ВВЕДЕНИЕ 4
1 Применение интерметаллидных сплавов для решения проблем
возникающих на производстве 5
2 Свойства сплавов на основе системы Fe-Al 7
2.1 Анализ влияния легирующих элементов на интерметаллиды системы
Fe-Al 15
3 Анализ и выбор способа формирования покрытия на основе системы
железо-алюминий 21
3.1 Способы формирования износостойких покрытий на основе системы
Fe-Al методом напыления 21
3.2 Способы формирования износостойких покрытий на основе системы
Fe-Al методом алитирования 22
3.3 Способы формирования износостойких покрытий на основе системы
Fe-Al методом наплавки 24
4 Применяемые наплавочные материалы 28
4.1 Анализ и выбор присадочного материала для формирования
износостойких покрытий на основе системы Fe-Al 30
5 Методика проведения исследований 35
5.1 Методика исследования процессов аргонодуговой наплавки
неплавящимся вольфрамовым электродом на основе системы Fe-A 35
5.2 Методика исследования химического состава наплавленных
покрытий 40
5.3 Методика исследования механических свойств наплавленных
покрытий 42
5.4 Методика исследования эксплуатационных свойств наплавленных
покрытий 42
6 Результаты проведенных исследований 45
6.1 Результаты проведенных исследований наплавки присадочной
проволокой СвА7 45
6.2 Результаты проведенных исследований наплавки присадочной
проволокой СвАК5 56
6.3 Результаты проведенных исследований наплавки присадочной проволокой СвАК12 67
7 Сравнение полученных результатов 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 89
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 91
В процессе эксплуатации, детали промышленных установок по производству и применению углеродных газов, находятся под воздействием постоянной агрессивной среды, подвергаются воздействию сверхвысоких температур, находятся под действием высокого давления и переменных нагрузок. При этом возникающий абразивный износ деталей в основном связан (почти 90% событий) с повреждениями контактных поверхностей. Анализируя причины износа узлов установок в ходе их постоянной эксплуатации, а также результатов промышленных испытаний, пришли к однозначному выводу, что наибольшей вероятностью появления почти всех усталостных дефектов, которые в свою очередь приводят к неминуемому разрушению материала, является недостаточная износостойкость и термостойкость применяемого в деталях материала.
Сегодня существует множество конструктивных и технологических способов защиты контактных металлических поверхностей от воздействия агрессивной среды. К технологичным способам можно отнести нанесение различных типов покрытий, позволяющих улучшить необходимые механические свойства поверхностей деталей. Основной задачей нанесенных покрытий является их способствование к увеличению срока и использования материала, без его значительного разрушения под действием использования во вредной среде, способствующей образованию продуктов износа, а также повышению стойкости материала к воздействию сильной окислительной среды.
Целью данной магистерской диссертации является повышение срока эксплуатации высоколегированной хромоникелевой стали 12Х18Н10Т.
Объектом исследования выбран трубопровод для транспортировки продуктов изобутана (изобутилена), функционирующий на производстве ООО «СИБУР Тольятти».
1. При формировании интерметаллидных соединений системы железо - алюминий возможно управлять химическим составом, воздействуя на режимы наплавки алюминиевой присадочной проволоки на поверхность высоколегированной хромоникелевой стали.
2. Результаты визуально-измерительно контроля наплавленных алюминидных интерметаллидных покрытий позволяют сделать заключение о верно выбранных режимах наплавки данных покрытий с формированием стабильного по всем геометрическим параметрам валика. Варьируя режимами наплавки возможно получение заданных геометрических параметров покрытий по приведенным уравнениям регрессии.
3. Свойства алюминидов железа такие как механические и эксплуатационные определяются содержанием алюминия. Максимальные значения твердости и износостойкости зафиксированы в покрытиях с содержанием алюминия 10-15%.
4. Проведенные исследования жаростойкости алюминидных покрытий показали, что увеличение содержания алюминия в покрытии увеличивает жаростойкость. При замере контрольного образца из чистого титана потеря массы составила 1,5%. При содержании алюминия 5% потеря массы не превышала 0,9%, с содержанием 10% алюминия потеря массы составляет не более 0,8% а при содержании алюминия в покрытии 15% потеря массы составляет не более 0,6.
5. Механические свойства алюминидов железа были повышены путем легирования алюминидов кремнием. Присадочными материалами принимали сварочные проволоки марок СвАК5 и СвАК12. Замеры твердость наплавленных покрытий, легированных кремнием достигает 45 HRC, что превосходит твердость алюминидов железа сформированных присадочной проволокой СвА7 и не превышает 38 HRC.
6. Значения относительной износостойкости варьируются в пределах от 0,9 до 3. Наибольшее значение зафиксировано при содержании алюминия в покрытии от 10 до 15%, при режиме скорости подачи присадочной проволоки 1,5 м/мин. Увеличение алюминия в покрытии приводит к снижению эксплуатационных свойств, снижается трещиноустойчивость наплавленного покрытия, вследствие чего образуются холодных трещины, а в дальнейшем происходит разрушение покрытий при абразивном износе, что уменьшает показатель относительной износостойкости алюминидов железа. Значения износостойкости полученных покрытий, легированных кремнием повысились в 3 раза по отношению к покрытиям наплавленных на основе чистого алюминия.
